模拟电子技术基础华成英课件清华.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：5.49M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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00-模拟电子技术基础课绪论

幻灯片编号 1

绪论

一、电子技术的发展电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛！

电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管→半导体管→集成电路

半导体元器件的发展

幻灯片编号 6

二、模拟信号与模拟电路

幻灯片编号 8

四、模拟电子技术基础课的特点

五、如何学习这门课程

六、课程的目的

七、考查方法

01-半导体基础知识

第一章半导体二极管和三极管

§1 半导体基础知识

一、本征半导体

2、本征半导体的结构

3、本征半导体中的两种载流子

二、杂质半导体 1. N型半导体

2. P型半导体

三、PN结的形成及其单向导电性

PN 结的形成

PN 结的单向导电性

四、PN 结的电容效应

问题

§2 半导体二极管

一、二极管的组成

二、二极管的伏安特性及电流方程

幻灯片编号 18

利用Multisim测试二极管伏安特性

从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性

三、二极管的等效电路

2. 微变等效电路

四、二极管的主要参数

讨论：解决两个问题

五、稳压二极管

§1.3 晶体三极管

一、晶体管的结构和符号

二、晶体管的放大原理

幻灯片编号 29

三、晶体管的共射输入特性和输出特性

2. 输出特性

晶体管的三个工作区域

四、温度对晶体管特性的影响

五、主要参数

讨论一

讨论二：利用Multisim测试晶体管的输出特性

讨论三

02-基本放大电路

第二章基本放大电路

§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标

一、放大的概念

二、性能指标

2. 输入电阻和输出电阻

3. 通频带

§2.2 基本共射放大电路的工作原理

一、电路的组成及各元件的作用

二、设置静态工作点的必要性

三、基本共射放大电路的波形分析

四、放大电路的组成原则

两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路

两种实用放大电路：（2）阻容耦合放大电路

§2.3 放大电路的分析方法

一、放大电路的直流通路和交流通路

基本共射放大电路的直流通路和交流通路

阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路

二、图解法应实测特性曲线

2. 电压放大倍数的分析

3. 失真分析

幻灯片编号 22

讨论一

三、等效电路法

2. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）

在低频、小信号作用下的关系式

h参数的物理意义

简化的h参数等效电路－交流等效模型

3. 放大电路的动态分析

阻容耦合共射放大电路的动态分析

讨论一

讨论二

讨论三：基本共射放大电路的静态分析和动态分析

讨论四：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析

讨论五：波形分析

§2.4 静态工作点的稳定

一、温度对静态工作点的影响

二、静态工作点稳定的典型电路

2. 稳定原理

Re 的作用

3. Q 点分析

4. 动态分析

三、稳定静态工作点的方法

讨论一

§2.5 晶体管放大电路的三种接法

一、基本共集放大电路

2. 动态分析：电压放大倍数

2. 动态分析：输入电阻的分析

2. 动态分析：输出电阻的分析

二、基本共基放大电路

2. 动态分析

三、三种接法的比较：空载情况下

讨论一：图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。

讨论二

§2.6 场效应管及其基本放大电路

一、场效应管（以N沟道为例）

栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用

漏-源电压对漏极电流的影响

转移特性

输出特性

2. 绝缘栅型场效应管

增强型MOS管uDS对iD的影响

耗尽型 MOS管

MOS管的特性

利用Multisim测试场效应管的输出特性

3. 场效应管的分类工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性

二、场效应管静态工作点的设置方法

2. 自给偏压电路

3. 分压式偏置电路

三、场效应管放大电路的动态分析

2. 基本共源放大电路的动态分析

3. 基本共漏放大电路的动态分析

基本共漏放大电路输出电阻的分析

§2.7 派生电路

一、复合管

讨论一：判断下列各图是否能组成复合管

讨论二

二、派生电路举例：组合的结果带来什么好处？

03-多级放大电路

第三章多级放大电路

§3.1 多级放大电路的耦合方式

一、直接耦合

如何设置合适的静态工作点？

NPN型管和PNP型管混合使用

二、阻容耦合

三、变压器耦合

讨论：两级直接耦合放大电路

从Multisim “参数扫描” 结果分析两级放大电路Q点的相互影响。 R1取何值时T2工作在饱和区？

§3.2 多级放大电路的动态分析

一、动态参数分析

二、分析举例

讨论一失真分析：由NPN型管组成的两级共射放大电路

讨论二：放大电路的选用

§3.3 差分放大电路

一、零点漂移现象及其产生的原因

二、长尾式差分放大电路的组成

典型电路

三、长尾式差分放大电路的分析

2. 抑制共模信号

2. 抑制共模信号：Re的共模负反馈作用

3. 放大差模信号

差模信号作用时的动态分析

4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR

四、差分放大电路的四种接法

1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析

1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析

1. 双端输入单端输出：问题讨论

2. 单端输入双端输出

3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下

五、具有恒流源的差分放大电路

具有恒流源差分放大电路的组成

六、差分放大电路的改进

2. 场效应管差分放大电路

讨论一

讨论二

§3.4 互补输出级

一、对输出级的要求

二、基本电路

3. 动态分析

4. 交越失真

三、消除交越失真的互补输出级

四、准互补输出级

§3.5 直接耦合多级放大电路读图

一、放大电路的读图方法

二、例题

2. 基本性能分析

3. 交流等效电路

04-集成运算放大电路

第四章集成运算放大电路

§4.1 概述

一、集成运放的特点

二、集成运放电路的组成

集成运放电路四个组成部分的作用

三、集成运放的电压传输特性

§4.2 集成运放中的电流源

一、镜像电流源

二、微电流源

三、多路电流源

四、有源负载

2. 用于差分放大电路

§4.3 集成运放的电路分析及其性能指标

一、读图方法

二、举例：F007——通用型集成运放

找出偏置电路

简化电路分解电路

输入级的分析

中间级的分析

输出级的分析

判断同相输入端和反相输入端

三、集成运放的主要性能指标

讨论

05-放大电路的频率响应

第五章放大电路的频率响应

§5.1 频率响应的有关概念

一、研究的问题

二、高通电路和低通电路

三、放大电路中的频率参数

§5.2 晶体管的高频等效电路

一、混合π模型

2. 混合π模型的单向化（使信号单向传递）

3. 晶体管简化的高频等效电路

二、电流放大倍数的频率响应

2. 电流放大倍数的频率特性曲线

3. 电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系

三、晶体管的频率参数

讨论一

讨论二

§5.3 放大电路的频率响应

一、单管共射放大电路的频率响应

1. 中频电压放大倍数

2. 低频电压放大倍数:定性分析

2. 低频电压放大倍数：定量分析

2. 低频电压放大倍数：低频段频率响应分析

3. 高频电压放大倍数：定性分析

3. 高频电压放大倍数：定量分析

3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分析

4. 电压放大倍数的波特图

5. 带宽增益积：定性分析

5. 带宽增益积：定量分析

二、多级放大电路的频率响应

2. 多级放大电路的频率响应与各级的关系

讨论一

时间常数分析：

讨论二

讨论三：两级阻容耦合放大电路的频率响应

幻灯片编号 36

06-放大电路中的反馈

第六章放大电路中的反馈

本章基本要求

§6.1 反馈的概念及判断

一、反馈的基本概念

2. 正反馈和负反馈

3. 直流反馈和交流反馈

4. 局部反馈和级间反馈

二、交流负反馈的四种组态

2. 串联反馈和并联反馈

3. 四种反馈组态：注意量纲

三、反馈的判断

2. 直流反馈和交流反馈的判断

3. 正、负反馈（反馈极性）的判断

3. 正、负反馈的判断

反馈量仅决定于输出量

4. 电压反馈和电流反馈的判断

5. 串联反馈和并联反馈的判断

分立元件放大电路中反馈的分析图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？

分立元件放大电路中的净输入量和输出电流

§6.2 负反馈放大电路的方框图及放大倍数的估算

一、负反馈放大电路的方框图

二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式

三、深度负反馈的实质

四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法

2. 电压并联负反馈电路

3. 电流串联负反馈电流

4. 电流并联负反馈电路

深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数

讨论一求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。

讨论二求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。

五、基于理想运放的电压放大倍数的计算方法

利用“虚短”、“虚断”求解电路

利用“虚短”、“虚断”求解电路。

讨论

§6.3 交流负反馈对放大电路性能的影响

一、提高放大倍数的稳定性

二、改变输入电阻和输出电阻

串联负反馈对输入电阻影响的讨论

引入并联负反馈时

2、对输出电阻的影响

电流负反馈对输出电阻影响的讨论

三、展宽频带：设反馈网络是纯电阻网络

四、减小非线性失真

四、减小非线性失真设基本放大电路的输出信号与输入信号同相。

五、引入负反馈的一般原则

讨论一

讨论二

讨论三在图示电路中能够引入哪些组态的交流负反馈？

§6.4 负反馈放大电路的稳定性

一、自激振荡产生的原因及条件

幻灯片编号 54

3. 自激振荡的条件

二、负反馈放大电路稳定性的分析

什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？

三、负反馈放大电路稳定性的判断

稳定性的判断

四、消除自激振荡的方法

1. 简单滞后补偿

2. 密勒补偿

3. RC 滞后补偿：在最低的上限频率所在回路加补偿。

RC 滞后补偿与简单滞后补偿比较

讨论

幻灯片编号 66

§6.5 放大电路中反馈的其它问题

一、放大电路中的正反馈

二、电流反馈型集成运放

2. 由电流反馈型集成运放组成的负反馈放大电路的频率响应

三、方框图法解负反馈放大电路

讨论

幻灯片编号 73

07-信号的运算和处理

第七章信号的运算和处理

幻灯片编号 3

§7.1 集成运放组成的运算电路

一、概述

3. 研究的问题

二、比例运算电路

T 形反馈网络反相比例运算电路

2. 同相输入

同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器

三、加减运算电路

1. 反相求和

2. 同相求和设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf

3. 加减运算利用求和运算电路的分析结果

讨论一：电路如图所示

讨论二：求解图示各电路

四、积分运算电路和微分运算电路

利用积分运算的基本关系实现不同的功能

方波变三角波

2. 微分运算电路

五、对数运算电路和指数运算电路

集成对数运算电路

2. 指数运算电路

§7.2 模拟乘法器及其在运算电路中的应用

一、模拟乘法器简介

2. 模拟乘法器的符号及等效电路

二、在运算电路中的应用

3. 除法运算

4. 开方运算

讨论

§7.3 有源滤波电路

一、概述

理想滤波器的幅频特性

3. 无源滤波电路和有源滤波电路

有源滤波电路

二、低通滤波器

1. 同相输入（1）一阶电路：幅频特性

（2）简单二阶LPF

（3）压控电压源二阶LPF

压控电压源二阶LPF的分析

2. 反相输入低通滤波器

三、高通、带通、带阻有源滤波器

讨论一

四、状态变量型滤波器

二阶状态变量滤波器的组成

运算电路与有源滤波器的比较

讨论二：图示电路是哪种有源滤波器？

讨论三：通过MultisimAC分析判断图示电路为哪种有源滤波器？设R1=R3=10kΩ，C=1000pF。

08-波形的发生和信号的转换

第八章波形的发生和信号的转换

§8.1 正弦波振荡电路

一、正弦波振荡的条件和电路的组成

1. 正弦波振荡的条件

2. 起振与稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。

幻灯片编号 7

幻灯片编号 8

幻灯片编号 9

2. 起振与稳幅

3. 基本组成部分

相位条件的判断方法：瞬时极性法

5. 分类

二、RC 正弦波振荡电路

RC串并联选频网络的频率响应

2. 电路组成

3. RC 桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）

频率可调的文氏桥振荡器

讨论一：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路

讨论二：判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？

三、LC 正弦波振荡电路 1. LC并联网络的选频特性

LC选频放大电路→正弦波振荡电路

2. 变压器反馈式电路

3. 电感反馈式电路

4. 电容反馈式（电容三点式）电路

四、石英晶体正弦波振荡电路

2. 电路

讨论三：改错，使电路有可能产生正弦波振荡

讨论四

§8.2 电压比较器

一、概述

3. 几种常用的电压比较器

4、集成运放的非线性工作区

二、单限比较器

输出限幅电路为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。

输出限幅电路

2. 一般单限比较器

三、滞回比较器

2. 工作原理及电压传输特性

讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性

四、窗口比较器

五、集成比较器

讨论二：电路的识别及电压传输特性的求解

讨论三：从电压传输特性识别电路，画波形

讨论四：带有二极管电路的分析方法

讨论五：电子电路时测量信号的选择

讨论六：利用Multisim分析电压传输特性

§8.3 非正弦波发生电路

一、常见的非正弦波

二、矩形波发生电路

2. 电路组成

3. 工作原理：分析方法

3. 工作原理：

4. 波形分析

5. 占空比可调电路

三、三角波发生电路

2. 工作原理

三角波发生电路的振荡原理

3. 波形分析

四、锯齿波发生电路

五、波形变换电路

3. 三角波变正弦波

讨论一

讨论二：设计实现将峰值为1V、频率为100Hz的正弦波输入电压变换为峰值为5V、频率为200Hz锯齿波电压的电路。

§8.3 信号的转换

一、概述

二、 u-i 转换电路

豪兰德电流源电路

三、精密整流电路

精密整流电路的组成

全波精密整流电路

四、u-f 转换电路（压控振荡器）

1. 电荷平衡式压控振荡器

2. 复位式压控振荡器

讨论：已知三极管饱和压降为0。

09-功率放大电路

第九章功率放大电路

§9.1 概述

一、功率放大电路研究的问题

二、对功率放大电路的要求

三、晶体管的工作方式

四、功率放大电路的种类

乙类推挽电路

2. OTL 电路

3. OCL电路

4. BTL 电路

几种电路的比较

§9.2 互补输出级的分析计算

求解输出功率和效率的方法

一、输出功率

二、效率

3. 晶体管的极限参数

幻灯片编号 18

讨论一

讨论二：图示各电路属于哪种功放？

讨论三：出现下列故障时，将产生什么现象?

10-直流电源

第十章直流电源

§10.1 直流电源的组成

直流电源的组成及各部分的作用

§10.2 单相整流电路

一、对整流电路要研究的问题

二、单相半波整流电路

2. UO（AV）和 IL（AV）的估算已知变压器副边电压有效值为U2

三、单相桥式整流电路

2. 输出电压和电流平均值的估算

3. 二极管的选择

§10.3 滤波电路

一、电容滤波电路

2. 二极管的导通角

3. 电容的选择及UO（AV）的估算

二、电感滤波电路

三、倍压整流电路

讨论

§10.2 稳压管稳压电路

一、稳压电路的性能指标

二、稳压管稳压电路

2. 稳压管稳压电路的工作原理

3. 稳压管稳压电路的主要指标

5. 稳压管稳压电路的设计

讨论：稳压管稳压电路的设计

§10.3 串联型稳压电路

幻灯片编号 27

幻灯片编号 28

3. 串联型稳压电路的基本组成及其作用

4. 串联型稳压电源中调整管的选择

讨论一：对于基本串联型稳压电源的讨论

讨论二：关于实用串联型稳压电源的讨论

讨论三：关于实用串联型稳压电源的讨论

三、集成稳压器（三端稳压器）

（2）基本应用

（3）输出电流扩展电路

（4）输出电压扩展电路

2. 基准电压源三端稳压器 W117

讨论三：W117的应用

§10.4 开关型稳压电路

一、开关型稳压电源的特点及基本原理

构成开关型稳压电源的基本思路:

二、串联开关型稳压电路

2. 波形分析及输出电压平均值

3. 稳压原理

三、并联开关型稳压电路（升压型）

2. 输出电压

讨论

11-复习与考试

复习与考试

一、考查什么

幻灯片编号 4

幻灯片编号 5

幻灯片编号 6

幻灯片编号 7

幻灯片编号 8

二、复习什么

幻灯片编号 10

三、怎样复习

四、复习举例：集成运放应用电路

模拟电子技术基础模拟电子技术基础清华大学华成英华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

绪论一、电子技术的发展二、模拟信号与模拟电路三、电子信息系统的组成四、模拟电子技术基础课的特点五、如何学习这门课程六、课程的目的七、考查方法华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

一、电子技术的发展电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛！ • 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床交通：飞机、火车、轮船、汽车军事：雷达、电子导航航空航天：卫星定位、监测医学：γ刀、CT、B超、微创手术消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统 • • • • • • • 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管→半导体管→集成电路 1904年电子管问世 1947年晶体管诞生 1958年集成电路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

半导体元器件的发展 • 1947年 • 1958年 • 1969年 • 1975年贝尔实验室制成第一只晶体管集成电路大规模集成电路超大规模集成电路第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

值得纪念的几位科学家！第一只晶体管的发明者（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）他们在1947年11月底发明了晶体管，并在12月16日正式宣布“晶体管”诞生。1956年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。第一个集成电路及其发明者（ Jack Kilby from TI ） 1958年9月12日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。42年以后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

二、模拟信号与模拟电路 1. 电子电路中信号的分类 “1”的倍数介于K与K+1之间时需根据阈值确定为K或K+1 数字信号：离散性 “1”的电压当量任何瞬间的任何值均是有意义的  模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。 2. 模拟电路最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放  模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。  大电路。  其它模拟电路多以放大电路为基础。华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

三、电子信息系统的组成运算、转换、比较隔离、滤波、放大传感器接收器功放执行机构模拟电子电路模拟电子系统数字电子电路（系统）模拟-数字混合电子电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

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